机场道面结构设计与耐久性提升策略研究

引言:机场道面作为飞机起降的基础承载结构，其耐久性至关重要。随着航空运输业的发展，对道面性能要求不断提高。目前机场道面在使用中面临诸多耐久性问题，开展结构设计与耐久性提升策略研究，对于延长道面使用寿命、降低维护成本意义重大。

1.机场道面结构设计

1.1 设计基本原则

机场道面结构设计的基本原则是确保道面在飞机荷载及环境因素作用下能够安全、可靠地运行。在设计过程中，首先要满足飞机运行的功能要求，包括跑道的长度、宽度、坡度等，以保障飞机的起飞、降落和滑行顺畅。同时，安全性是重中之重，道面结构必须具备足够的承载能力，能够承受飞机不同轮载组合的巨大压力而不发生破坏。经济性也是不可忽视的原则，在满足安全和功能要求的前提下，尽量优化设计，降低建设成本。

1.2 结构类型分析

机场道面的结构类型多种多样，主要分为刚性道面和柔性道面两种。刚性道面通常采用混凝土材料，其具有较高的强度和稳定性。混凝土刚性道面能够有效地将飞机荷载扩散到较大的面积上，减少局部应力集中。而且，它的耐久性较好，在长期使用过程中不易出现变形过大等问题。柔性道面则多采用沥青材料，这种道面具有良好的柔韧性。它能较好地适应地基的不均匀沉降，在温度变化时也有一定的伸缩性，不易产生裂缝。同时，柔性道面的施工速度相对较快，对机场运营的影响较小，但在承载能力方面相对刚性道面略逊一筹。

2.道面耐久性影响因素

2.1 材料性能影响

材料性能对机场道面耐久性有着深远的影响。混凝土作为刚性道面的主要材料，其强度、抗冻性、耐磨性等性能至关重要。高强度的混凝土能够承受更大的荷载，减少因受力过大而产生的破坏。抗冻性差的混凝土在寒冷地区容易受到冻融循环的破坏，导致道面出现剥落、裂缝等问题。耐磨性好的材料可以在飞机频繁起降的摩擦下，保持道面的平整度和完整性。对于柔性道面的沥青材料，其黏附性、柔韧性和耐老化性是关键性能。黏附性强的沥青能更好地与集料结合，防止松散；柔韧性好则可适应道面变形；耐老化性差的沥青容易在紫外线、氧气等作用下变硬变脆，降低道面的耐久性。

2.2 环境因素作用

环境因素对机场道面耐久性的作用不可小觑。温度变化是一个重要方面，在高温时，道面材料会膨胀，若道面结构没有足够的伸缩空间，就会产生膨胀裂缝；低温时则会收缩，导致材料内部应力增加，也可能引发裂缝。湿度的影响同样显著，过高的湿度会使混凝土中的钢筋生锈，降低其结构强度，对于沥青道面，湿度可能会影响沥青与集料的黏附性。风蚀作用在一些风沙较大的地区也不容忽视，风沙的冲刷会磨损道面表面，使道面逐渐失去平整度。

2.3 荷载作用效应

荷载作用效应对机场道面耐久性有着直接的影响。飞机的轮载在道面上产生巨大的压力，这种压力反复作用于道面，会使道面材料逐渐疲劳。在道面的局部区域，如跑道的起降点，飞机轮载的集中作用更为明显，容易造成局部变形和损坏。而且，随着航空业的发展，飞机的重量不断增加，对道面的荷载要求也越来越高。不同类型飞机的起落架布局不同，其荷载的分布形式也各异，多轮起落架的飞机荷载分布相对分散，但总的荷载量可能更大。这些荷载作用效应如果超出了道面结构的承载能力和耐久性极限，就会加速道面的损坏。

3.耐久性提升策略

3.1 结构优化策略

结构优化是提升机场道面耐久性的重要策略之一。对于刚性道面，可以通过优化混凝土板的尺寸来提高耐久性。合理的板长、板宽和板厚设计，能够更好地分散飞机荷载，减少应力集中。例如，增加板厚可以提高道面的承载能力，但同时也要考虑成本和施工难度。在道面结构的分层设计方面，设置合适的基层和底基层，能够有效地改善地基与道面面层之间的应力传递，提高整个道面结构的稳定性。对于柔性道面，可以优化沥青层的结构组合，如采用多层沥青结构，不同层位的沥青材料具有不同的性能，共同协作提高道面的柔韧性和承载能力，同时也能增强抵抗环境因素影响的能力。

3.2 材料选用策略

在材料选用方面采取正确的策略对提升机场道面耐久性意义重大。对于刚性道面的混凝土材料，可以选用高性能混凝土。这种混凝土在配合比设计上进行优化，添加适量的外加剂和掺和料，如减水剂、粉煤灰、矿渣粉等，能够提高混凝土的强度、抗渗性和抗冻性等性能。在集料的选择上，要挑选质地坚硬、形状规则、级配良好的集料，以确保混凝土的整体性能。对于柔性道面的沥青材料，可以选用改性沥青。改性沥青通过添加橡胶、树脂等改性剂，改善了沥青的高温稳定性、低温抗裂性和耐老化性等性能。

3.3 施工与维护策略

施工与维护策略对于机场道面的耐久性提升至关重要。在施工过程中，对于刚性道面，要严格控制混凝土的浇筑质量，确保振捣密实，避免出现蜂窝、麻面等缺陷。同时，要注意混凝土的养护，保持适宜的温度和湿度，防止混凝土早期失水过快而产生裂缝。对于柔性道面，要严格控制沥青的摊铺温度和厚度，保证摊铺的平整度和压实度。在道面的维护方面，要建立定期的检查制度，及时发现道面的病害，如裂缝、坑洼等。对于小的裂缝可以及时进行灌缝处理，防止雨水渗入；对于坑洼则要及时修补，避免病害进一步扩大。同时，要合理安排道面的使用，避免过度使用导致道面过早损坏。

结束语:机场道面结构设计与耐久性提升是保障机场运行的关键。通过对结构设计要素及耐久性影响因素的研究，提出的提升策略具有一定可行性。未来需进一步深入探索，不断完善设计与策略，以适应机场发展需求，提升道面整体性能。

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